泵機(jī)旋轉(zhuǎn)密封解決方案解析

　各種工藝工業(yè)均依靠眾多泵機(jī)的可靠運(yùn)行來維持工廠的生產(chǎn)效率。要做到這一點(diǎn)，這些泵機(jī)必須經(jīng)過妥善的密封處理，以防工藝流體出現(xiàn)泄漏和污染。同時(shí)，這些泵機(jī)還必須能夠處理系統(tǒng)混亂、在通常較嚴(yán)苛的條件下運(yùn)行、容易安裝并且在整個(gè)使用壽命期限內(nèi)提供較低的總擁有成本。

　　機(jī)械密封和壓緊填料是兩種最常見的泵機(jī)密封方法。令人遺憾的是，這兩種常見的解決方案均無法滿足上述各種要求。雖然機(jī)械密封能夠提供足夠的密封性能，但容易發(fā)生泄漏以及產(chǎn)生隱性成本，并且可能在事先毫無征兆的情況下，出現(xiàn)瞬時(shí)故障。此外，當(dāng)機(jī)械密封出現(xiàn)故障時(shí)，它們往往是無法修復(fù)的。由于可能突然出現(xiàn)意想不到的故障這一弱點(diǎn)，許多工廠均備有備用泵，以最大限度地減少業(yè)務(wù)中斷時(shí)間。

　　機(jī)械密封可能受到許多不利因素的影響，包括泵軸徑向跳動(dòng)、振動(dòng)、易磨損和粘性介質(zhì)、氣蝕和空氣滯留等。若不及時(shí)糾正，上述任何因素均可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封出現(xiàn)故障（見圖1）。如果泵軸出現(xiàn)過度徑向跳動(dòng)，則需要重新調(diào)整或者更換軸承，這兩種方法的成本都很高昂。雖然我們可以安裝伸縮接頭來抑制振動(dòng)，但伸縮接頭不僅成本昂貴，而且需要投入大量人工。

　　雙機(jī)械密封通常在易磨損服務(wù)中用于泵機(jī)，但工藝介質(zhì)侵入可能會(huì)導(dǎo)致它們出現(xiàn)故障。雙機(jī)械密封不應(yīng)當(dāng)使用在涉及粘性介質(zhì)的應(yīng)用中，也不建議將它們用于可能受到內(nèi)部氣蝕影響的泵機(jī)中。排出空氣以及消除工藝流體中夾帶的空氣氣泡均需要改變介質(zhì)和沖洗水的輸送路線，并清洗泵機(jī)填料盒。

　　需要沖洗的機(jī)械密封無法承受干燥條件，還可能受到損害其表面的顆粒物質(zhì)所造成的污染。大多數(shù)機(jī)械密封都是整體式的，因此，安裝這些機(jī)械密封時(shí)需要將泵機(jī)關(guān)閉，并將泵機(jī)拆開。此外，這些復(fù)雜密封的安裝通常還需要生產(chǎn)商提供現(xiàn)場技術(shù)支持。

　　壓緊填料

　　在機(jī)械密封出現(xiàn)之前，最常見的泵機(jī)密封方法是采用壓緊填料。壓緊填料目前仍在使用，但與機(jī)械密封一樣，壓緊填料具有許多缺點(diǎn)，其中最顯著的缺點(diǎn)就是過量的水消耗。值得注意的是，一些壓緊填料用戶似乎更關(guān)心如何分流泄漏，而不是阻止泄漏。

　　某些類型的填料組件必須進(jìn)行沖洗，以防止它們過熱，并使填料軸界面保持潤滑（見圖2）。使用這類填料組件時(shí)，耗水量可能多達(dá)每分鐘七加侖，并且必須將沖洗水從工藝流體中去除，并加以處理。這種去除和處理工藝需要成本昂貴的設(shè)備，并且會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)率損失。如果將工藝流體而不是沖洗水用于潤滑系統(tǒng)，任何流體損失通常都是無法恢復(fù)的。

　　填料組件的密封動(dòng)力學(xué)涉及壓緊和徑向膨脹，從而導(dǎo)致在填料與泵軸之間產(chǎn)生摩擦。為克服由此產(chǎn)生的阻力，一臺(tái)配備平衡式機(jī)械密封的泵機(jī)可能需要消耗多達(dá)兩倍的功耗。此外，過度徑向膨脹還可能會(huì)引起泵軸磨損，導(dǎo)致需要更換泵軸或者安裝新的軸套。

　　盡管存在這些限制，但壓緊填料組件通常仍然是比機(jī)械機(jī)密更可取的選擇。壓緊填料組件很少會(huì)在事先不發(fā)出警示信號的情況下突然出現(xiàn)故障。我們可以對壓緊填料組件進(jìn)行調(diào)整，從而使其能夠比機(jī)械密封更有效地控制泄漏以及承受泵軸徑向跳動(dòng)、振動(dòng)、磨損、氣蝕和沖洗水損耗等不良影響。此外，壓緊填料組件還非常容易安裝，并且不同于機(jī)械密封必須提供給精確尺寸的泵機(jī)，我們可以采用標(biāo)準(zhǔn)繞軸填料重新進(jìn)行填充。

　　旋轉(zhuǎn)密封

　　沖洗易磨損服務(wù)中，旋轉(zhuǎn)軸密封系統(tǒng)的性能優(yōu)于機(jī)械密封和壓緊填料組件，其無需用水潤滑密封件表面。相反，它與密封室里的軸表面形成軸承關(guān)系，從而將工藝介質(zhì)從填料盒中排除（見圖3）。這種徑向軸承對軸表面的設(shè)計(jì)不僅價(jià)格便宜，而且比傳統(tǒng)的機(jī)械密封更有效，可提供涼爽、干燥的運(yùn)行，并且將介質(zhì)稀釋保持在最低限度內(nèi)。旋轉(zhuǎn)密封僅需要填料組件一半的功耗，與平衡式機(jī)械密封一樣高效節(jié)能，并且比類似壓緊填料的沖洗耗水量少60倍。

　　此外，旋轉(zhuǎn)密封的安裝僅需一小時(shí)，而機(jī)械密封的安裝往往需要兩到三小時(shí)。并且，旋轉(zhuǎn)密封的安裝無需特殊設(shè)備或啟動(dòng)調(diào)整，我們可以在泵機(jī)運(yùn)行期間，對旋轉(zhuǎn)密封件進(jìn)行調(diào)整，以有效控制泄漏。

　　一家化學(xué)工廠使用旋轉(zhuǎn)密封取代其鹽水系統(tǒng)中ANSI泵機(jī)的機(jī)械密封件。這家工廠一直采用雙機(jī)械鈦制密封件，每個(gè)密封件的成本為1500美元，其在腐蝕性介質(zhì)中僅可持續(xù)使用六個(gè)星期，導(dǎo)致該工廠僅在密封件上每年就需花費(fèi)超過100，000美元。而旋轉(zhuǎn)密封件僅花費(fèi)所取代的機(jī)械密封件的一小部分成本，但持續(xù)使用時(shí)間比該機(jī)械密封件的長達(dá)三倍，從而使該工廠每年能夠節(jié)省超過100，000美元。同時(shí)，這一密封件轉(zhuǎn)換還增加了設(shè)備的"正常運(yùn)行時(shí)間"，并且使該工廠的運(yùn)行更安全。

　　一家大型造紙廠過去在其浸煮器泵機(jī)中一直使用壓緊填料和機(jī)械密封，轉(zhuǎn)為使用旋轉(zhuǎn)密封后，每年每臺(tái)泵機(jī)幾乎可節(jié)省17，000美元。介質(zhì)的易腐蝕和易磨損性質(zhì)逐漸導(dǎo)致機(jī)械密封出現(xiàn)滲漏，同時(shí)還必須去除和處理大量沖洗水。每年每臺(tái)泵機(jī)的沖洗水及其去除和處理的總成本超過20，000美元。旋轉(zhuǎn)密封使該工廠的耗水量減少70%，并使維護(hù)間隔時(shí)間延長了三倍。

　　旋轉(zhuǎn)密封在各種工藝應(yīng)用中可能永遠(yuǎn)不會(huì)取代機(jī)械密封和傳統(tǒng)的壓緊填料，但它們在那些涉及磨損和腐蝕環(huán)境的應(yīng)用中將成為更佳選擇。在這些條件下，它們可提供更可靠、更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的性能，并且維護(hù)需求、耗水量和災(zāi)難性故障風(fēng)險(xiǎn)均顯著減少。